本文關鍵詞：基于遠場方向圖診斷相控陣天線失效陣元的方法研究

  更多相關文章： 失效陣元診斷 遺傳算法 互耦效應 失效校準 微帶陣列天線

【摘要】：陣列天線以其在波束形成和能量傳輸方面的優(yōu)勢廣泛應用于聲納、雷達以及通信等系統(tǒng)。而大型陣列天線通常有著多達幾百甚至上千的輻射單元或子陣列,為了實現(xiàn)較好的波束賦形和方向控制,輻射單元的饋電一般由T/R組件等有源網絡控制。若其中部分組件出現(xiàn)故障,將導致陣列部分陣元失效,從而造成整個整列口徑場發(fā)生變換,從而引起天線輻射方向圖,副瓣電平等性能指標下降,嚴重時會影響天線的正常使用。因此,此時對天線故障單元診斷并利用有源相控陣天線具有可以通過改變他們的激勵分布恢復輻射方向圖的優(yōu)點,減小失效陣元的影響顯得尤為重要。目前對于陣列診斷最常見的方法是利用近場診斷的方法。然而近場掃描一般需要采集較多數(shù)據,測量與數(shù)據處理時間較長,而且對于不同應用環(huán)境,有時是無法進行近場掃描的。因此研究如何僅通過遠場幅度方向圖的數(shù)據來診斷出相控陣天線中的失效陣元然后對陣元失效后的陣列進行校準是具有重要意義的。首先分析研究了目前各種基于遠場方向圖診斷相控陣天線失效陣元方法,并進行對比優(yōu)缺點,選取遺傳算法用于診斷失效陣元問題。通過構建目標函數(shù)表征不同激勵情況的陣列方向圖與測量方向圖之間的差距,通過遺傳算法尋找與測量方向圖最接近時陣列的激勵情況,從而找到陣列的失效陣元的位置和數(shù)目。為了提高診斷的成功率,在遺傳算法的構建中采用自適應遺傳算法結合精英保留策略。并在目標函數(shù)中方向圖的計算中添加陣列天線陣元之間互耦的影響。分別從線陣,大互耦的線陣并拓展到面陣,先進行理論分析計算,再利用仿真軟件的仿真結果驗證了采用改進的遺傳算法并考慮互耦的方法在診斷陣列失效陣元中能有效的提高診斷的成功率。然后,分析研究了陣列存在失效陣元的校準方法,采用遺傳算法,分別使用了陣列稀疏及優(yōu)化賦形兩種方式對陣列進行了陣元失效后的校準,提高了天線的性能。對陣列存在陣元失效后如何提高天線性能進行了有益探索。最后,設計一款微帶印刷陣子天線陣,通過人為設置失效單元,并在微波暗室進行實測遠場方向圖,然后使用算法對失效陣元進行診斷。驗證了文中方法在實際的工程應用中也能達到較好的效果。
【關鍵詞】：失效陣元診斷 遺傳算法 互耦效應 失效校準 微帶陣列天線
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN821.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究內容與安排12-14
• 第二章 陣元失效對相控陣天線的影響14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 陣列綜合理論14-18
• 2.2.1 直線陣列15-16
• 2.2.2 平面陣列16-18
• 2.3 道爾夫—切比雪夫綜合法18-20
• 2.4 泰勒綜合法20-21
• 2.5 陣元失效影響度分析21-25
• 2.5.1 單陣元失效22-24
• 2.5.2 多陣元失效24-25
• 2.6 本章小結25-26
• 第三章 基于遠場方向圖診斷陣列失效陣元26-43
• 3.1 引言26
• 3.2 利用遺傳算法診斷失效陣元26-31
• 3.2.1 遺傳算法簡介26-28
• 3.2.2 適應度函數(shù)建立28-29
• 3.2.3 改進的遺傳算法29-31
• 3.3 考慮互耦的陣列方向圖計算31-34
• 3.4 線陣診斷34-39
• 3.4.1 線陣診斷(陣元間距 0.5 個波長)34-38
• 3.4.3 線陣診斷(陣元間距 0.3 個波長)38-39
• 3.5 平面陣診斷39-41
• 3.6 本章小結41-43
• 第四章 陣元失效后的相控陣天線優(yōu)化43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 稀疏優(yōu)化泰勒線陣43-46
• 4.3 陣列的重新優(yōu)化賦形46-50
• 4.4 本章小結50-51
• 第五章 陣列天線設計與實驗驗證51-65
• 5.1 天線單元設計51-54
• 5.2 饋電網絡的設計54-59
• 5.2.1 威爾金森功分器設計54-57
• 5.2.2 陣列設計57-59
• 5.3 加工與實測驗證59-63
• 5.4 本章小結63-65
• 第六章 總結與展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士期間取得的研究成果70-71

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本文編號：1091395